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1、烟台大学毕业设计分类号 编号商住楼设计Design of Commercial building(申请烟台大学学士学位设计)申请学位 学士 院 系： 土木工程学院 专 业： 土木工程 学生姓名： 李 天 勋 学 号： 200228501227 指导老师： 国 静 （教授） 2006年 6月12日申请学士学位设计商 住 楼 设 计申请人： 李 天 勋导 师: 国 静2006年 6月12日烟台大学摘要在这个设计中，我详尽介绍了我设计的商店-住宅楼的细节。此设计书包括：建筑设计，结构设计计算.建筑设计部分包括：建筑方案的确定、平面图布置、立面图布置、剖面图设计。结构设计计算是本书的主要所在. 在结构
2、设计中,由荷载(包括竖向荷载和横向荷载)计算到各荷载标准值作用下的内力计算,然后按照设计的不同标准,进行荷载内力组合.在计算得到荷载效应之后,进行现浇板梁柱的截面设计以及楼梯的设计计算，最后对基础进行了具体的设计。在以上的设计中特别考虑到建筑抗震设防的要求，对建筑的在地震荷载下与非地震荷载的要求加以区分，作出了具体的设计。关键词建筑设计；结构设计；抗震设防Abstract：In this design, I introduced exhaustively the details of the commercial building that I designed .This design in
3、cluding: Architectural design, Structural design computation .The building design part including: the construction plan determination , horizontal plan arrangement, elevation arrangement, sectional drawing design.The construction design calculation is the main place of this book. In structural desig
4、n, be carried( include the Perpendicular carry to carry with the level force ) by force to compute each force inside dint of carrying the worth function bottom in standard compute, then according to the different standard that design, proceed the force carry the inside dint combines.Compute to get t
5、he force carry the effect after, proceed a design and stairses of sprinkling the plank beam pillars now, the design calculation of the rain peng, proceeded to the foundation finally in a specific way of design.In above of design special in consideration of building anti- the earthquake establishes t
6、he request that defend, to carry the bottom in the earthquake force building with not the request that earthquake corce carry takes into the distinction, making in a specific way of design.Key words: Architectural design; Structural design; The anti- earthquake establishes to defend: 目录第一章：设计说明3一、工程
7、概况 3二、结构布置选型 3第二章：框架设计计算4一、结构布置及构件尺寸自重.4二、水平地震作用下框架横向侧移计算.7 1、横梁及柱线刚度72、结构基本自振周期83、横向水平地震作用94、横向框架抗震变形验算。95水平地震作用下，横向框架的内力分析。10三、风荷载作用下横向框架的内力分析。141.风荷载计算142、风荷载作用下各柱的剪力及弯矩计算14四、竖向荷载作用下框架结构的内力计算171.恒荷载计算：182.满布活荷载计算：20五、内力组合22第三章：构件配筋计算 22一、梁的设计22二、柱的设计24三、楼梯设计 261、楼梯梯段设计262、平台板设计273、平台梁设计28第四章：基础设计
8、30一、基础底面尺寸及地基承载力计算30二、基础受冲切承载力验算31三、基础底板配筋计算 32参考文献35致谢36副表37第一章 设计说明一工程概况说明：1根据城市商业网点的布局需要和居住区的规划，拟在居住区的中心地段新一栋商店住宅楼，底层为百货商店，上部为住宅，满足居民的居住，同时也方便的市民生活。2场地选择基地二。该工程建筑总面积约为3480平方米，建筑总层数为5层，总层高为17.4米，其中底层商店层高为4.5米，住宅区层高为3.0米。3、气象条件：基本风压是0.55KN/，基本雪压是0.4 KN/。4本工程处于烟台地区，抗震设防裂度为7度，地震时设计基本加速度为0.10g，属第一组，抗震
9、等级为三级。5、工程地质条件：地面粗糙类别为A类，属二类建筑场地，基础持力层为粘粒含量 10%的粉土，地基承载力特征值Fak =180KPa，地下水位在天然地面下2.8m，且无侵蚀性。6、设计标高。室内设计标高0.000相当于绝对标高由现场确定，室内外高差0.60m。7、门窗做法：所用门窗均为木门，铝合金窗。8、混凝土强度等级C25，受力钢筋采用HPB335。二.结构造型布置1.结构形式的选择结构形式有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构。本工程为五层住宅，用框架结构。2.结构布置变形缝有伸缩缝、沉降缝、抗震缝三种。 伸缩缝的设置主要与结构的长度有关，当房屋的尺寸过长时，为避免温度和混凝土收缩
10、使房屋产生裂缝，必须设置伸缩缝，本工程不需要设置伸缩缝。 沉降缝是设置，主要与房屋承受的上部荷载及地基差异有关，当上部荷载差异较大或地基的物理学指标相差较大，则应设沉降缝。本工程有高差，但起变形量小，不设置沉降缝，可在施工的时候先完成承重大的部分，然后在完成承重小的部分。或是设置后浇带。防震缝的设置主要与建筑平面形状、高差、刚度、质量分布等因素有关。3.柱网布置柱网是竖向承重构件的定位轴线在平面上所形成的网格，是框架结构片面的“脉络”。框架结构的柱网布置既要建筑平面布置和生产工艺的要求又要使结构受力合理，构件的种类少，施工方便。在民用建筑中，柱网布置应与建筑分隔墙布置相协调，在柱网布置要使结构
11、受力合理。多层框架主要承受荷载作用下内力分布均匀合理，各构件材料强度均能充分利用。第二章 框架设计计算一、结构布置及构件尺寸自重.1结构平面布置见建筑图，梁柱截面尺寸、梁跨度及柱高度的确定如下。1)、 现浇楼板厚度均取100。2)、各梁柱截面尺寸确定如下：轴跨梁 h=(1/10-1/12)L=(1/12-1/10)5400=450-540取h=500 b=(1/2-1/3)500=166-250.取b=250 bh=250mm500mm次梁 h=(1/12-1/10)L=（1/12-1/10）4200=350420 mm取h=500 b=(1/2-1/3)400=133-200.取b=250中
12、柱、边柱连系梁，取bh=2504003）、方柱截面均取bh=400400，底层取500mm500mm 柱高度 :底层柱高度h=4.5+0.6+0.5=5.6m25层的柱高为3.0m.2框架计算简图3荷载计算： 荷载计算分两阶段进行，第一阶段主要围绕地震作用下的内力分析而进行，其目的是求出结构和重力荷载代表值。屋面均布恒载标准值。（不上人）按屋面做法逐项计算均布荷载:1）20厚1：2水泥砂浆找平 0.0220=0.4 KN/三毡四油防水层 0.4 KN/100-140厚（2%找坡）膨胀珍珠岩（0.10+0.14）/27=0.84 KN/100厚现浇钢筋混凝土楼板 0.125=2.5 KN/15厚
13、纸筋石灰抹底 0.01516=0.024 KN/ 合计 4.164 KN/2)恒载标准值。按楼面做法逐项计算均布荷载:瓷砖地面 0.55KN/20mm干硬性水泥沙浆结合层 0.6 KN/100厚现浇钢筋混凝土楼板 0.1025=2.5 KN/15厚纸筋石灰抹底 0.01516=0.24 KN/ 合计 3.89 KN/ 各层梁柱计算：梁柱计算包括梁侧粉刷。0.250.525=3.125 KN/m梁侧的抹灰：20mm厚的粉刷，密度17kN/m . 表2.1 梁柱自重计算层次构件bhrgn一层横梁250500251.053.2816.2-1.217836.4纵梁250500251.053.2857.
14、6-160.44671.7次梁250400251.052.6357.6-160.253396.9柱500500251.106.874.5702164二五层横梁250500251.053.2810.8-1.217535.3纵梁250500251.053.2857.6-160.43503.8次梁250400251.052.6357.6-160.252264.6柱400400251.104.43.353769.63） 墙体自重：墙身为普通机制砖填充墙，外墙240mm， M5水泥沙浆砌块，内粉刷为混合沙浆打底，纸筋灰抹面，厚20mm，外粉刷为1：3水泥沙浆底，厚20mm，3厚釉面砖贴面。单位面积上外墙
15、体重量为：190.24+160.02+0.5=5.38 KN/表2.2 墙体自重计算层数构件尺寸数量r2-4横墙124025001080041.5155.5215.9横墙224025005400131.5155.5350.9横墙3240250039000131.5155.5231.7纵墙12402600250081.5155.5103.9纵墙224025001500161.5155.5119.7纵墙32402600450131.5155.530.4纵墙42402600100061.5155.531.2纵墙52402600150061.5155.546.8 合计：1128.0Kn底层横墙1240
16、40001620021.5155.5259.2横墙22404000540081.5155.5345.6纵墙12404000540021.5155.5921.5纵墙224041004560011.5155.5373.9纵墙32404100250041.5155.588.6 合计：1188.6kN屋面活荷载：0.5（57.610.8-68.420.12） =302.8kN 女儿墙： 0.900.24（57.6+10.8）25.5 =162.5顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载,0.5倍的屋面雪荷载，纵横梁自重，半层柱自重，半层墙体自重，女儿墙自重。标准层载代表值包括：楼面恒载，50%楼面均布活载，纵
17、横梁自重，楼面上、下各半层的柱及纵横墙体自重将前述分项荷载相加得集中于各层楼面的重力荷载代表值如下：屋顶层：Gn=（1303+384.8+2590.3）+0.5302.8KN标准层：Gn=769.6+1303.7+1128+（57.6+10.8）3.89+0.5（257.610.8）=6381KN即：G5=5154KN G4=6381KN . . . . . . G1=9480KN建筑物总重力荷载代表值为：=5154+63813+9480=33777KN二水平地震作用下框架横向侧移计算.1、横梁及柱线刚度混凝土采用C25，EC=3.0107 KN/梁截面惯性矩：IB=1/12（0.250.53
18、）=0.0026m4上部柱：I=1/120.40.43=0.002133m4底层柱：I=1/120.50.53=0.00521m4表2.3 梁的线刚度计算层构件LEcbh2-5边跨梁5.4300002505002.6043.90621700中跨梁5.4300002505002.6045.208289001边跨梁5.4300002505002.6043.90621700中跨梁5.4300002505002.6045.20828900 表2.4 柱线刚度计算层hEcbh14.5300005005005200346702-5330000400400210021000表2.5 中框架柱侧移刚度D值层A
19、轴柱B轴柱2-51.0330.341954810.6260.42887931.2520.53911074层C轴柱D轴柱2-52.0670.508142241.0330.341954811.2520.539110740.6260.4288793表2.6 边框架梁柱侧移刚度层A轴柱B轴柱2-51.3760.4071139610.8340.47096561.6670.59112142层C轴柱D轴柱2-52.7520.579162121.3760.4071139611.6670.591121420.8340.4709652表2.7 横向框架层间侧移刚度层次12345Di7030696015926015
20、926015926015922、结构基本自振周期 按顶点位移法计算框架的自震周期： T1=1.70式中：0基本周期折减系数【考虑非承重墙（填充墙）使框架自震周期减少的影响，取值0.6】 T横向框架顶点位移。表2.8 横向框架顶点假想位移计算层次Gi/KNGi/KNDi/（KN/m）层间相对位移层间位移i5515451546015928.57145.95463811153560159219.17137.38363811791660159229.78118.21263812429760159240.3988.43194803377770309648.0448.04T1=1.70 =1.70.60.
21、1459=0.39（s）3、横向水平地震作用 由于建筑物所在地区为山东烟台，在类建筑场地，抗震设防烈度为7度，设计基本加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，结构特征周期Tg和地震影响系数max为: Tg=0.35s max=0.08 根据建筑抗震设计规范（GB50011-2001）P29，结构的地震影响系数为=（0.35/0.349）0.91.00.08=0.071由于T1=0.397s1.4Tg=1.40.35=0.49s.可不考虑顶点附加地震作用，Sn=0,按底部剪力法，结构横向总水平地震作用标准值为：FEK=0.0710.85=0.0710.852169.34=130.92KN 各层
22、横向地震剪力见下表表2.9 各层横向地震剪力计算层次hiHiGiGiHiFiVi5层3.017.6515490710.40.248516.2516.24层3.014.6638193162.60.255530.81047.03层3.011.6638174019.60.202420.51467.72层3.08.6638154876.60.150312.21779.71层5.65.6948053088.00.145301.82081.5注： Sn-顶部附加地震作用系数，取0.4、横向框架抗震变形验算。多遇地震作用下，层间弹性位移验算见下表表2.10 横向变形验算层次层间剪力Vi/kn层间刚度Hi/m
23、层间位移Vi/Di（m）层高Hi/m层间相对弹性转角5层516.26015920.001013.01/29874层1047.06015920.002283.01/12503层1467.76015920.003133.01/9502层1779.76015920.004023.01/7601层2081.57030690.003615.61/1500 可见，层间弹性位移转角满足建筑抗震设计规范（GB50011-2001）中第5.5.1条的要求，ee1/5505水平地震作用下，横向框架的内力分析。计算轴. 右震作用下的内力图 左震作用下的内力图三、风荷载作用下横向框架的内力分析1.风荷载计算根据建筑结
24、构设计规范GB50009-2001，计算主要的承重结构时，垂直于建筑结构表面上的风荷载标准值，应按下述公式计算：= -高度Z处的风震系数，值为1.0-风压高度变化系数（地面粗糙度属B 类）-基本风压0.55-风荷载体形系数（迎风面0.8，背风面-0.5）风荷载作用计算如下：第5层：= A=1.0(0.8+0.5) 1.1940.557.92=4.19KN第4层：=A=1.0(0.8+0.5) 1.140.559.93=5.24kN第3层=A=1.0(0.8+0.5) 1.0410.559.9=5.24KN第2层：=A=1.0(0.8+0.5) 1.00.559.9=5.24KN第1层=A=1.
25、0(0.8+0.5) 1.00.5512.38=6.55KN2、风荷载作用下各柱的剪力及弯矩计算：右风作用下的内力图 左风作用下的内力图四、竖向荷载作用下框架结构的内力计算1.恒荷载计算：取6轴线横向框架进行计算。计算宽度3.3m表2.11 竖向恒荷载计算层1层3.12511.2427.131.07层511.26.2513.7427.131.130.128.527.53.42-410.55.8412.8426.729.637.536.130.48.34110.55.8412.8439.229.637.536.130.388.34 恒荷载作用下的内力图2.满布活荷载计算：表2.12 竖向活荷载计
26、算层1层1.351.322.63表2.12层51.350.751.651.322.632.272.321.362-45.43.006.605.2710.539.099.275.4515.43.06.606.5810.539.099.275.45 满布活荷载作用下的内力图五、内力组合 见副表1,副表2.第三章，构件配筋计算一、梁的设计1、框架梁的配筋计算 在进行框架梁柱的配筋计算时，需考虑承载力抗震调整系数RE ，按混凝土结构设计规范（GB50010-2002）第11、1、6条承载力调整系数按表3.1取用.表3.1 抗震调整系数结构构件类别正截面承载力计算斜截面承载力计算局部受压承载力计算受弯构
27、件偏心受压柱偏心受压构件剪力墙各类构件及框架节点RE0.750.80.850.850.851.0注：轴压比 0.15的偏心受压柱的承载力抗震调整系数RE=0.75，混凝土强度等级C30，受力纵筋采用HRB335（fy=300N/2），其它钢筋均采用HPB（fy=300N/2），混凝土保护层厚度取35，相对受压区高度b=0.551.取1层AB跨梁，其最不利组合内力如下：M=-73.58 KNMV=56.89KNM=9.72 KNM M=-85.8 KNMV=-65.02KNBA：正截面强度计算环境类别为类，梁截面尺寸250mm*500mm混凝土保护层厚度为35mm，则h0=500-35=465m
28、m由混凝土和钢筋等级查表得fc=14.3N/mm2,fy=300 N/mm2,ft=1.43 N/mm2对于梁端不考虑现浇混凝土板的作用梁端A： =73.58106/(1.014.32504652)=0.096S截面抵抗矩系数=1-=0.101b=0.55（满足要求） AS=5482选用316 AS=6032梁端B : S=0.133=1-=0.143b=0.55AS=6392选用414 AS=6162。考虑裂缝验算选318 AS=7632。P=0.61%0.4%对于梁中截面，考虑到混凝土现浇板翼端受压，按T形梁计算。翼端计算宽度bf，=O /3=5400/3=18001 fc bf，hf，（
29、hO- hf，/2）=1.014.31800100（465-100/2）=888.9106N9.72106N属于第一种类型的T型截面（中和轴在翼端内）以bf，代替b，得：S= =0.002=1-=0.002b=0.55（满足要求）S=0.5（1+）=0.966AS= =722选用214 AS=3082、斜截面强度验算取设计剪力V=65.02KN验算截面尺寸 hW=465 hW/b=465/250=1.844。属厚腹梁0.25Cfc bhO=0.25114.3250465=415.6KNVmax=65.02KN (截面符合要求)验算是否需要计算配置箍筋：0.7ftbhO=0.71.4325046
30、5=116.34 KN65.02KN故不需要配置箍筋按构造配箍：选用8150二 柱的设计：选顶层D轴柱为例 柱截面400*400 ，受力情况如图：M=54.40 KNMM=37.69 KNM69 KNMN=83.81 KN1：受力纵筋的计算柱的计算长度 l0=1.25H=1.253.0=3.75 m L0/h=3750/400=9.375柱顶:初始偏心距 e0= =649ea=400/30=13.320mm,取20mmei=e0+ea=649+20=669mm=0.2+2.7669/365=5.151,取=1L0/h=9.37515,取=1先按大偏心受压情况计算： =354mm2选用216，A
31、s=402mm2柱端下：e0= =449ea=400/30=13.320mm,取20mmei=e0+ea=449+20=469mm=0.2+2.7469/365=3.671,取=1L0/h=9.37515,取=1先按大偏心受压情况计算： =201mm选用216，As=402mm2按构造选用 416 As=804mm22：垂直于弯矩作用平面的强度验算压力N=83.81KNL0/b=9.3758,查表C：抗剪强度计算：V=1.2（M上+M下）/H=1.2（54.4+37.69）/3=36.83KNN=83.81103N0.3fcA=0.314.3400400=686.4103取N=83.81KNA
32、SV/S =负数故按该柱应按构造配置箍筋柱端加密区的箍筋选用4肢10100，查表得轴压比n=0.47V=0.105,则最小体积配筋率三、楼梯设计楼梯计算简图如下 楼梯计算简图 1、 楼梯梯段设计 取板厚h=120,约为板斜长的1/30，板倾斜角tan=150/300=0.5,cos=0.894,取一米宽板带进行计算： 荷载计算水磨石面层 （0.3+0.150.65/0.3=0.98KN/m三角形踏步 0.50.30.1525/0.3=1.88 KN/m混凝土斜板 0.1217/0.894=0.38 KN/m班底抹灰 0.1217/0.894=0.38 KN/m小计 6.6 KN/m活荷载 2.
33、0 KN/m总荷载设计值 P=1.26.6+1.42.0=10.72 KN/m 截面设计板水平计算跨度 ln=2.7m弯矩设计值 M=Pln2=0.110.722.72=7.81 KNm板的有效高度 h0=120-20=100s=0.055s=0.5(1+)=0.986As=2642选配10110 （As=7142）分布筋每级踏步1根8。2、 平台板设计 平台板厚取为70，取一米宽板带进行计算。 荷载计算水磨石面层 0.65 KN/m70厚混凝土板 0.0725=1.75 KN/m板底抹灰 0.0217=0.34 KN/m小计 2.74KN/m活荷载 2.0KN/m总荷载设计值 P=1.22.
34、74+1.42.0=6.09KN/m 截面设计平台板的计算跨度ln=1.2-0.2=1.0m弯矩设计值 M=Pln2=0.16.091.02=0.609 KNm s=0.017 s=0.5(1+)=0.987 As=41.132 选配8200 （As=2512/m）3、 平台梁设计 平台梁的尺寸为200300、 荷载计算梁自重 0.2（0.35-0.07）25=1.4 KN/m梁侧粉刷 0.02（0.35-0.07）217=0.19 KN/m平台板传来 2.740.9=2.47 KN/m楼梯板传来 6.63.3/2=10.89 KN/m小计 14.95 KN/m活荷载 2.0（1.2/2+2.
35、7/2）=3.9 KN/m荷载设计值 P=1.214.95+1.48.93=30.44 KN/m、截面设计计算跨度ln=1.05ln=1.05（3.0-0.2）=2.94m弯矩设计值 M=Pln2=30.44=32.89KNm剪力设计值 V=Pln=0.530.442.94=47.74KN截面按倒L形计算 bf,=b+5hf,=200+570=550梁的有效高度 h0=350-35=3151fcbfhf=1.014.355070(315-70/2)=154KNm48.5 KNm 属第一类T形截面s=0.042s=0.5(1+)=0.989As=3522选配二级钢316 As=6032=0.86%0.2%配置8200箍筋，则斜截面受剪承载力：Vcs=0.7ftbh0+1.25fyvh0 =0.71.27200315+1.25210315 =97.6KN47.74KN 满足要求 sv=0.25%0.26=0.261.27/210=0.16% 满足要求第四章 基础计算以D 轴基础为例进行计算。本建筑采用柱下独立基础，基础顶面标高-1.1m，底面标高-1.6 m，基础埋深1.0 m，基础持力